Векторная графика. 2

Содержание: 
 
 
 

Введение          3 

Векторная графика        4 

Программы векторной  графики         5 

Основные форматы  векторной графики     6 

Применение векторной  графики      7 

Векторная графика  в интернете      9 

Заключение          12 

Список  используемых источников информации    12 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение.

      Почти с момента создания ЭВМ появилась  и компьютерная графика, которая  сейчас считается неотъемлемой частью мировой технологии. Поначалу это была лишь векторная графика – построение изображения с помощью так называемых «векторов» - функций, которые позволяют вычислить положение точки на экране или бумаге. Например, функция, графиком которой является круг, прямая линия или другие более сложные кривые. Совокупность таких «векторов» и есть векторное изображения.

      С развитием компьютерной техники  и технологий  появилось множество  способов постройки графических  объектов. Графический объект – это либо само графическое изображение или его часть.  В зависимости от видов компьютерной графики под этим термином понимаются, как и пиксели (в растровой графике), так и векторные объекты, такие как круг, квадрат, линия, кривая и т.д. (в векторной графике). 

Векторная графика. 

 Векторная графика  описывает изображения с использованием прямых и изогнутых линий, называемых векторами, а также параметров, описывающих цвета и расположение. Например, изображение древесного листа описывается точками, через которые проходит линия, создавая тем самым контур листа. Цвет листа задается цветом контура и области внутри этого контура.

      При редактировании элементов векторной  графики мы можем изменять параметры прямых и изогнутых линий, описывающих форму этих элементов, переносить элементы, менять их размер, форму и цвет, но это не отразится на качестве их визуального представления. Векторная графика не зависит от разрешения, т.е. может быть показана в разнообразных выходных устройствах с различным разрешением без потери качества.

       Векторное представление заключается в описании элементов изображения математическими кривыми с указанием их цветов и заполняемости. Красный эллипс на белом фоне будет описан всего двумя математическими формулами - прямоугольника и эллипса соответствующих цветов, размеров и местоположения. Такое описание займет очень мало места. Еще одно преимущество - качественное масштабирование в любую сторону. Увеличение или уменьшение объектов производится увеличением или уменьшением соответствующих коэффициентов в математических формулах. К сожалению, векторный формат становится невыгодным при передаче изображений с большим количеством оттенков или мелких деталей (например, фотографий). Ведь каждый мельчайший блик в этом случае будет представляться не совокупностью одноцветных точек, а сложнейшей математической формулой или совокупностью графических примитивов, каждый из которых, является формулой. Это приводит к утяжелению файла. Кроме того, перевод изображения из растрового в векторный формат (например, программой Adobe Strime Line или Corel OCR-TRACE) приводит к наследованию последним невозможности корректного масштабирования в большую сторону. От увеличения линейных размеров количество деталей или оттенков на единицу площади больше не становится. Это ограничение накладывается разрешением вводных устройств (сканеров, цифровых фотокамер и др.).

      Выбор растрового или векторного формата зависит от целей и задач работы с изображением. Если нужна фотографическая точность цветопередачи, то предпочтительнее растр. Логотипы, схемы, элементы оформления удобнее представлять в векторном формате.

Программы векторной графики. 

      В настоящее время создано множество  пакетов иллюстративной графики, которые  содержат простые в применении, развитые и мощные инструментальные средства векторной графики, предназначенной  как для подготовки материалов к  печати, так и для создания страниц в интернете.

      В большинстве случаев для создания простых иллюстраций достаточно уметь работать с самыми распространёнными программными средствами. К самым распространенным комплекта программ можно отнести продукты компаний Microsoft, Corel и Lotus. В Microsoft Office 2010 предусмотрена новая линейка заданий, содержащая множество вариантов выбора для создания рисунков, логотипов и текста при работе с разными приложениями. Кроме того можно создавать большое число фигур стандартных форм и символов для построения диаграмм (которые могут отбрасывать тени, приобретать объемность), а галерея WordArt предоставляет интересные и цветные стили текста, которыми можно пользоваться для заголовков или ярлыков.

      Для задач технического характера стоит обратить внимание на такие программы построения диаграмм, как FlowCharter фирмы Micrografx (http://www.micrografx.com) или Visio Professional фирмы Visio Corp. (http://www.visio.com). Если же начать работать в области САПР, то тут существует неоспоримый лидер – AutoCAD LT фирмы Autodesk (http://www.autodesk.com).

      Чтобы подготовить чертежи для небольших  строительных проектов, например реконструкции этапа дома или модернизации кухни, можно воспользоваться пакетами Planix и Draftix фирмы SoftDesk (http://www.softdesk.com), Visual Home фирмы Books That Work (www.btw.com) или 3D Home Architect, Edition 2 фирмы Broderbund Software (http://www.broderbund.com/3dhome). 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Основные  форматы векторной  графики 

SVG (Scalable Vector Graphics)  — это язык разметки векторной графики, который был создан Консорциумом Всемирной паутины (W3C). Этот формат используется для описания двухмерной векторной и смешанной векторно-растровой графики в формате XML. Поддерживает как неподвижную, так анимированную и интерактивную графику. Это открытый формат (стандарт), он рекомендован W3C. Ценное свойство формата - работа в различных средах и доступность в любых приложениях.

CDR(CorelDRAW) – это основной рабочий формат графического пакета CorelDRAW. Формат CDR, особенно последних версий, можно назвать профессиональным. В файлах этих версий применяется раздельная компрессия для векторных и растровых изображений, существует внедрение шрифтов, файлы формата CDR имеют большое рабочее поле 45х45 метров и поддерживают многостраничность.

WMF (Windows Metafile) – это "родной" формат Microsoft, он является неотъемлемой частью платформы Windows. Формат понимается всеми программами под управлением Windows. Однако, несмотря на простоту и универсальность, применение этого формата ограничено, поскольку он может сохранять не все параметры, присвоенные графическому объекту в других редакторах, не понимается в MAC и может сильно исказить цветовую гамму рисунка.

AI (Adobe Illustrator) – формат семейства Adobe, его поддерживают почти все программы, работающие с векторной графикой. Это лучший выбор при переносе файла из PC в MAC и обратно. В основном, используется в полиграфических приложениях.

Adobe PostScript – это язык описания страниц (язык управления лазерными принтерами) фирмы Adobe. Был создан для реализации принципа WYSIWYG (What You See is What You Get). Файлы формата Adobe PostScript практически представляют из себя программу с командами на выполнение для устройства печати.  
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Применение  векторной графики. 

      Успехи  компьютерных технологий, достигнутые  в последние годы, не оставляют места сомнениям при выборе способов получения, хранения и переработки данных о сложных комплексных трехмерных объектах, таких, например, как памятники архитектуры и археологии, объекты спелеологии и т. д. Несомненно, что применение компьютеризации для этих целей – дело не далекого будущего, а уже настоящего времени. Последнее, конечно, в большой мере зависит от количества денежных средств, вкладываемых с этой целью.

Наука и инженерия

      Системы CAD/CAM используются сегодня в различных  областях инженерной конструкторской деятельности от проектирования микросхем до создания самолетов. Ведущие инженерные и производственные компании, такие как Boeing, в конечном счете двигаются к полностью цифровому представлению конструкции самолетов.

      Архитектура является другой важной областью применения для CAD/CAM и совсем недавно созданных систем класса walkthrough (прогулки вокруг проектируемого объекта с целью его изучения и оценки). Такие фирмы, как McDonald's, уже с 1987 года используют машинную графику для архитектурного дизайна, размещения посадочных мест, планирования помещений и проектирования кухонного оборудования. Есть ряд эффектных применений векторной графики в области проектирования стадионов и дизайна спортивного инвентаря, парк.

      Медицина  стала весьма привлекательной сферой применения компьютерной графики, например: автоматизированное проектирование имплантатов, особенно для костей и суставов, позволяет минимизировать необходимость внесения изменений в течение операции, что сокращает время пребывания на операционном столе (очень желательный результат как для пациента, так и врача). Анатомические векторные модели также используются в медицинских исследованиях и в хирургической практике.

      Научные лаборатории продолжают генерировать новые идеи в области визуализации. Задача сообщества компьютерной графики состоит в создании удобных инструментов и эффективных технологий, позволяющих пользователям продолжать научные изыскания за границей возможного и безопасного эксперимента. Например, проект виртуального туннеля NASA Ames Research Center переносит аэродинамические данные в мир виртуальной реальности, интерес к которой значительно вырос в девяностые годы. NASA Ames было одним из пионеров в использовании и развитии технологий погружения людей в мнимую реальность. Специалисты NASA занимались разработкой специальных шлемов и дисплеев, трехмерных аудиоустройств, уникальных устройств ввода для оператора и созданием соответствующего программного обеспечения. Возник ряд компаний, занимающихся виртуальной реальностью, например: Fakespace, Cristal River Engineering и Telepresence Research.

      Все эти инженерные и научные применения убеждают, что индустрия машинной графики начала обеспечивать пользователей  новой технологией, при которой  они действительно уже не заботятся  о том, как формируется изображение - им важен результат.

Искусство, развлечения и  бизнес

      Вплоть до начала девяностых годов доходы от использования векторной графики в научно-инженерных приложениях были значительно выше, чем доходы в области бизнеса и других областях, непосредственно не связанных с наукой. Однако в 1991 году доходы были поделены в равной степени, а баланс теперь сдвинулся в сторону нетехнических приложений. К 2001 году около двух третей всех доходов от компьютерной графики поступит именно из нетехнических областей применения. Некоторые из этих применений получили настолько широкое распространение, что возникли споры, насколько они действительно являются машинной графикой. Например, мультимедиа воспринимают отдельно от машинной графики.

      "Классическая" векторная графика до сих пор используется в различных приложениях бизнеса, включая разработку концепции, тестирование и создание новых продуктов, но бизнес также стал лидирующим потребителем систем мультимедиа, например, в обучении или маркетинговых презентациях. Графика все шире проникает в бизнес - сегодня фактически нет документов, созданных без использования какого-либо графического элемента. Соответствующее программное обеспечение специально разработано, чтобы позволить пользователям сконцентрироваться больше на содержании, а не на графическом исполнении.

      Виртуальная реальность занимает свою нишу в индустрии развлечений и видеоиграх. Число виртуальных галерей и развлекательных парков быстро растет. По различным оценкам 50% (то есть 344 млрд. долл.) всего дохода от использования систем виртуальной реальности было получено в прошлом году именно от разного рода игр, и доходы от этих применений будут расти.

      Лаборатория Media Lab МТИ является уникальным исследовательским центром разработки совершенных систем взаимодействия "человек-компьютер". Например, система News в проекте Future использует последние достижения в области графики, реконструкции звука и изображений, а также моделировании различных объектов для представления новых результатов исследований и их презентации в виде соответствующих текстов, графики, аудио и видео.

Векторная графика в интернете.

      Ни  для кого не секрет – сегодня, чтобы не затеряться на просторах Internet и привлечь к себе внимание пользователей, никак нельзя обойтись без графического оформления Web-страниц и узлов. Однако здесь на пути разработчиков возникает проблема: графические технологии для Web не поспевают в своем развитии за другими технологиями, и возможности в данной области остаются весьма ограниченными.

      В самом деле, два наиболее популярных в настоящее время графических  формата Internet – GIF и JPEG – являются уже довольно старыми. Конечно, неудачными назвать их никак нельзя, ведь сам факт столь длительного их существования (например, версия GIF89a используется с 1989 г.) – свидетельство этому. Но, с другой стороны, вряд ли можно поспорить с тем, что возможности данных форматов не отвечают современным требованиям в области графики. Так, формат GIF поддерживает только 256-битовый цвет, а в случае применения формата JPEG при большой степени сжатия существенно снижается качество изображения. Кроме того, еще в 1995 г. возможность свободного использования GIF оказалась под вопросом, когда компании Unisys, которой принадлежит реализованный в этом формате алгоритм сжатия LZW, и CompuServe, разработавшей сам формат, собрались взимать лицензионные отчисления с каждой программы, использующей его.

      В сложившейся ситуации группа независимых  разработчиков Internet приняла решение  о разработке формата, который соответствовал бы или даже превосходил по своим возможностям GIF, но был при этом простым в создании и полностью мобильным. Новый формат получил название Portable Network Graphics (PNG) и был одобрен консорциумом W3C в 1996 г. В декабре прошлого года появилась его обновленная версия – PNG 1.1.

      Формат PNG поддерживает 48-битовые цветные  и 16-битовые черно-белые изображения  и обеспечивает более быструю  их загрузку, чем формат GIF. Он также  включает в себя немало дополнительных возможностей, например альфа-каналы (alpha channel), позволяющие устанавливать уровень прозрачности для каждого пиксела, и гамма-коррекцию. Механизм сжатия изображения в PNG реализован на базе фильтров, позволяющих оптимизировать данные перед сжатием, и алгоритма LZ77, применяемого в ZIP-архиваторах.

      Однако  несмотря на ряд преимуществ PNG пока не удалось стать реальной альтернативой GIF и JPEG. Виной тому было отсутствие поддержки со стороны разработчиков  броузеров. Правда, к сегодняшнему дню  в данном направлении произошли существенные сдвиги: начиная с Internet Explorer 4.0 и Netscape Navigator 4.04 поддержка PNG реализована непосредственно в броузерах; до этого она обеспечивалась за счет встраиваемых компонентов. По мнению ряда специалистов, вскоре можно ожидать широкого распространения нового формата (после массового перехода пользователей на последние версии популярных броузеров).

      Следующим по популярности растровым форматом для Web можно назвать FlashPix, разработанный  группой компаний: Kodak, Hewlett-Packard, Microsoft и Live Picture. Он базируется на принципах JPEG-компрессии, но содержит ряд усовершенствований, которые позволяют уменьшить степень искажения изображений. Основное преимущество данного формата – многоуровневая организация файла. В начале загружается изображение с самым низким разрешением и впоследствии, по мере надобности, подкачивается более качественная версия. Microsoft избрала модификацию этого формата в качестве основы для своего растрового редактора PhotoDraw 2000, так что в недалеком будущем следует ожидать поддержки его броузером Internet Explorer, а пока просмотр можно осуществлять с помощью бесплатных плагинов, доступных на сайте компании LivePicture по адресу www.livepicture.com/download/clients/lpviewer_win.html.

      Интересной  разработкой обладает компания Iterated Systems, которая создала свой формат на основе фрактальной компрессии (Fractal Image Format, FIF), а также выпустила  программу преобразования основных форматов в FIF и плагины для просмотра сжатых по фрактальному алгоритму изображений в основных броузерах.

      К сожалению, фрактальная компрессия, как и JPEG, имеет существенный недостаток: согласно этим алгоритмам, для анализа  изображение перед сжатием разбивается на отдельные блоки, что затрудняет его постепенную прорисовку при загрузке с Web-сайта.

      Наиболее  перспективные – растровые форматы, основанные на алгоритмах wavelet-сжатия. В этой области ведут разработки практически все компании, которые занимаются созданием графических форматов. Самым многообещаемым является, безусловно, JPEG 2000. Работа над ним еще не завершена, но заявленные параметры впечатляют: 256 каналов цвета, что позволит формату работать с любым цветовым пространством и поддерживать множество альфа-каналов; встраивание ICC-профилей; неограниченное поле для метаданных. Но главное преимущество wavelet-технологии – потоковость. Wavelet-поток можно прервать в любое время, при этом изображение все равно воспроизводится, только качество его будет зависеть от количества загруженных данных.

      Компания AT&T разработала и собственный  формат на основе wavelet-компрессии – DjVu. Его главная особенность – распознавание текста при компрессии содержащих его изображений и сжатие отдельно графического и текстового слоя. По утверждению компании, основным предназначением этого формата и является публикация в Web сканированных документов. На сайте AT&T по адресу djvu.research.att.com можно получить бесплатный плагин для просмотра DjVu-файлов, а также целую библиотеку, опубликованную в этом формате.

      Как бы ни были хороши вышеперечисленные  форматы, всех их объединяет один недостаток – растр. Например, реализованные с их помощью изображения довольно сложно модифицировать и даже масштабировать. Кроме того, несмотря на использование различных методов сжатия, они все-таки имеют немалый размер, а следовательно, и относительно большое время загрузки, что для Web-графики является особенно критичным.

      Векторная графика основана не на хранении информации о каждом пикселе, а на командах рисования линий и заполнения форм. Используется она уже довольно давно, но в отличие от традиционных замкнутых форматов векторные форматы для Web построены на базе открытых стандартов, главным образом языков маркировки, в которых для определения тегов и других элементов применяется обычный текст, что значительно упрощает манипулирование свойствами изображений. Преимуществами векторной графики на основе языков маркировки являются также возможности выбора, индексирования и поиска элементов изображения и привязки ее к другим элементам.

      Однако  говорить о массовом внедрении векторной  графики в Web пока еще рано, в первую очередь из-за отсутствия единого  формата.

      Наиболее  распространенным в данный момент является формат, разработанный компанией Macromedia, – Flash. Благодаря своим уникальным возможностям его последняя (третья) версия очень быстро завоевала популярность. Flash 3 поддерживает анимацию по кейфреймам, морфинг, прозрачные объекты, гиперссылки, встраивание звуковых и видеофайлов. Средства для его создания достаточно просты в пользовании, хорошо документированы, плагины для просмотра распространяются бесплатно, а размер выходных файлов крайне мал.

      Но  все его преимущества, к сожалению, блекнут перед одним единственным недостатком, который заставил Macromedia отказаться от дальнейшей разработки формата. Этот недостаток – закрытость, ведь файл Flash – двоичный. Таким образом, его можно редактировать только в специальной программе. Поэтому в последнее время различными компаниями и организациями предложен целый ряд языковых форматов, и каждый из них претендует на роль единого стандарта. В число таких форматов входят Web Schematics, DrawML, PGML и VML.

      Web Schematics представляет собой язык  гипертекстовой маркировки для  создания чертежей и диаграмм. Его разработчики попытались создать аналог функций рисования, используемых в базовых графических средствах систем воспроизведения документов, таких, как Adobe FrameMaker и Microsoft Word. Данный формат использует модели рендеринга и представлений HTML и CSS1.

Заключение

      Все области применения - будь то инженерная и научная, бизнес и искусство/развлечения - являются сферой применения векторной  графики. Возрастающий потенциал ПК и их громадное число обеспечивает соблазнительную базу для капиталовложений и роста. И ожидается устойчивый рост индустрии в данной сфере. Конечно, компании продолжают формироваться, хотя инвесторы сейчас, кажется, больше предпочитают вкладывать деньги в программное обеспечение, в т.ч. редакторы векторной графики. Сегодня особенно привлекательны для инвесторов компании, специализирующиеся на графических интерфейсах пользователя, объектно-ориентированных программах, виртуальной реальности и программном обеспечении параллельных процессов. 
 

Список  используемых источников информации: 

1. "Publish/Дизайн, Верстка, Печать" (Издательство "Открытые Системы"): http://osp.asu.pstu.ac.ru/publish/1997/04/34.htm
2. Графика для WEBа : http://kamcity.iks.ru/pcint/software/stat/web_grafic.htm
3. Lavel. Graphics. Растровая и векторная графика : http://win-www.klax.tula.ru/~level/graphics/predgrph.html
4. Векторная графика: http://imped.vgts.ru/polygraph/vektor.html
5. Системы для векторизации и обработки изображений : http://www.ascon.ru/kompas/vect.html
6. PC Magazine (Russian Edition) от 22.04.97, р.185. «Пакеты иллюстративной графики»
7. О векторной и растровой графике : http://flashmaker.8m.com/help/html/02basics2.html
8. Руководство пользователя "Corel Draw 8" (русская версия)
9. Руководство пользователя "